BTL_kỹ thuật vi xử lý giám sát nhiệt độ

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG Khái niệm đo lường tần số - Tần số số lần lặp lại dòng điện giây VD : Tần số 50Hz tần số lặp lại dòng điện 1s Tức 1/50 (s), dòng điện quay trạng thái trước - Tần số góc : ( ) biểu thị tốc độ biến đổi pha dao động ( )= ( )=2 ( ) - Quan hệ tần số bước sóng : = - Quan hệ chu kỳ tần số : λ = - Đặc điểm phép đo tần số : + Là phép đo có độ xác cao kỹ thuật đo lường nhờ phát triển vượt bậc việc chế tạo mẫu tần số có độ xác ổn định cao + Dải tần số đo rộng : 3.1011 Hz - Các phương pháp đo tần số : + Nhóm phương pháp đo tần số mạch điện có tham số phụ thuộc tần số + Nhóm phương pháp so sánh + Nhóm phương pháp số Đo tần số mạch điện có tham số phụ thuộc tần số 2.1 Phương pháp cầu - Dùng cầu đo mà điều kiện cân cầu phụ thuộc tần số nguồn điện cung cấp cho cầu - Mạch cầu tổng quát : Z1 Z3 = Z2 Z4 = UAB = Nhóm 01 – Điện – K10 Page - Bộ thị cân vôn mét chỉnh lưu, vôn mét điện tử Hình 1.1 : Cầu đo tần số - Nhược điểm : + Khó đo tần số thấp khó chế tạo cuộn cảm có L lớn tần số thấp + Khó thực thị có tác động điện từ trường lên cuộn cảm 2.2 Phương pháp cộng hưởng Hình 1.2 : Sơ đồ khối phương pháp đo cộng hưởng - Dùng để đo tần số cao siêu cao - Nguyên tắc chung : dựa vào nguyên lý chọn lọc tần số mạch cộng hưởng + Khối tần số mạch cộng hưởng Mạch kích thích dao động lấy từ nguồn có tần số cần đo thơng qua khối ghép tín hiệu Nhóm 01 – Điện – K10 Page + Việc điều chỉnh để thiết lập trạng thái cộng hưởng nhờ dùng khối điều chuẩn + Hiện tượng cộng hưởng phát khối thị cộng hưởng Khối thường vonmet tách sóng + Tùy theo dải tần số mà cấu tạo mạch cộng hưởng khác Trong cá thiết bị đo tần số phương pháp cộng hưởng, thực tế để dùng tần đoạn khác mạch cộng hưởng có loại :  Mạch cộng hưởng có điện dung điện cảm linh kiện có thơng số tập trung  Mạch cộng hưởng có pha trộn linh kiện có thơng số tập trung điện dung linh kiện có thơng số phân bố điện cảm  Mạch cộng hưởng có điện dung điện cảm linh kiện có thơng số phân bố a) Tần số mét cộng hưởng có tham số tập trung - C L linh kiện có thơng số tập trung Bộ phận điều chỉnh cộng hưởng tụ biến đổi C có thang khắc độ theo đơn vị tần số - Ufx ghép mạch cộng hưởng thông qua cuộn ghép Lg - Mạch thị cộng hưởng mạch ghép hỗ cảm cuộn dây L2 L tách sóng điốt thị cấu đo từ điện Hình 1.3 : Tần số mét cộng hưởng có tham số tập trung - Khi đo ta đưa Ufx vào điều chỉnh tụ C để mạch cộng hưởng Khi cấu đo thị cực đại Nhóm 01 – Điện – K10 Page = √ - Tần số mét loại thường dùng dải sóng : 10 kHz  500 kHz - Sai số : (0,25  3) % b) Tần số mét cộng hưởng có tham số phân bố dùng cáp đồng trục Hình 1.4 :Tần số mét cộng hưởng có tham số phân bố dùng cáp đồng trục - Ở mạch cộng hưởng đoạn cáp đồng trục có nối tắt đầu, đầu nối pít tơng P dịch chuyển dọc trục hệ thống cưa xoắc ốc có khắc độ - Vòng ghép Vg đưa tín hiệu vào, vòng ghép Vd ghép tín hiệu mạch thị cộng hưởng - Các chỗ ghép gần vị trí nối tắt cố định cho vị trí gần với λ vị trí bụng sóng để có chiều dài tương đương Itđ = thiết bị thị cực đại c) Tần số mét cộng hưởng có pha trộn linh kiện có thông số tập trung phân bố - Mạch cộng hưởng gồm có tụ xoay kiểu tròn - Bộ phận tĩnh điện tụ nối với vòng kim loại V, vòng đóng vai trò điện cảm phân bố mạch Nhóm 01 – Điện – K10 Page Hình 1.5 :Tần số mét cộng hưởng pha trộn - Khi phần tĩnh điện T phần động Đ tụ điện hoàn toàn lồng vào nhau, tụ điện có trị số điện dung cực đại Khi chúng hoàn toàn đưa khỏi tụ điện có trị số điện dung cực tiểu Khi đó, khơng biến đổi trị số điện dung mà đồng thời biến đổi trị số điện cảm Phương pháp so sánh (Phương pháp quét sin) Hình 1.6 : Phương pháp quét sin - Máy sóng đặt chế độ khuếch đại - Điện áp có tần số cần đo Ufx đưa kênh Y, điện áp có tần số mẫu Ufm đưa vào kênh X - Hình ảnh nhận hình Liazu Thay đổi fm cho hỉnh nhận hình Lixazu ổn định Phương pháp số - Là phương pháp đại thông dụng để đo tần số - Ưu điểm : + Độ xác cao Nhóm 01 – Điện – K10 Page + Độ nhạy lớn + Tốc độ đo lớn, tự động hóa hồn tồn q trình đo + Kết đo hiển thị dạng số Hình 1.7 :Sơ đồ khối tần số kế số  Nguyên lý chung tần số kế thị số đếm số xung N tương ứng với chu kỳ tần số cần đo fx khoảng thời gian gọi thời gian đo : Tđo - Khối vào : khuếch đại dải rộng có tần số từ 10 Hz  3,5 MHz, dùng để hoạt động hạn chế điện áp vào đến giá trị định để kích thích cho tạo xung hoạt động (bộ Tx) - Bộ tạo xung Tx : có nhiệm vụ biến tín hiệu hình sin tín hiệu xung chu kỳ thành dãy xung có biên độ khơng đổi, có tần số xung tần số tín hiệu vào - Máy phát tần số chuẩn f0 : tạo dao động thạch anh có tần số f0 = MHz Tín hiệu có tần số f0 qua chia tần số theo nấc với hệ số chia 10n tần số chuẩn chia đến 0,01 Hz, thời gian để đưa đến điều khiển ĐK gồm thời gian sau : 10-6, 10-5, 10-4, 10-3, 10-2, 10-1,1 , 10 , 100s,… - Tđo điều khiển mở khóa K (cửa điều khiển) Khi khóa K mở tín hiệu có tần số cần đo qua khóa K đến đếm cấu thị số số xung N N = Tđo / TX = fX Tđo - Nếu Tđo 1s số xung mà đếm đếm tần số cần đo: N= fx - Mạch điều khiển phụ trách điều khiển trình đo để đảm bảo thời gian hiển thị kết đo từ 0,3  0,5s thị số xóa kết đo trạng thái ban đầu trước lần đo Nhóm 01 – Điện – K10 Page Phương pháp đo dùng VXL 8051 - Ta sử dụng ngắt ngắt timer để đo tần số Hình 1.7 : Chu kỳ tần số - Trình tự đo sau : + Đếm số xung  Đưa xung cần đo tần số vào chân INTx (x=0,1) vi điều khiển  Sử dụng ngắt để đếm xung Nếu INT0  sử dụng ngắt 0, INT1  sử dụng ngắt + Đếm thời gian  Lập trình ngắt timer để đếm thời gian Có thể 1s, 3s, 2s, 5s, … Tùy theo khoảng thời gian mà muốn vi điều khiển hiển thị tần số - Hiển thị tần số : Tùy theo khoảng thời gian muốn cập nhật mà nhận giá trị Muốn 3s cập nhật tần số lần số xung đếm 3s chia cho Tương tự với 5s  chia Vì tần số số lần lặp lại dòng điện 1s - Ứng dụng : Ta đo loại tần số từ Hz  KHz  MHz Các yêu cầu đo tần số - Sai số nhỏ (không vượt mức cho phép) - Thời gian đáp ứng nhanh - Ít bị hỏng hóc trình đo  Nhận xét : Những phương pháp ứng dụng cho loại tần số định Khơng linh hoạt Giá thành lại tốn Nhóm 01 – Điện – K10 Page  Phương pháp thường hay dùng thực tế phương pháp tối ưu đo tần số dùng VĐK 8051 Nhóm 01 – Điện – K10 Page CHƯƠNG II TÌM HIỂU CÁC THIẾU BỊ SỬ DỤNG CỦA HỆ THỐNG IC AT89C51 1.1 Giới thiệu chung - Có khả 1000 chu kì ghi xóa - Tần số hoạt động 0Hz-24MHz Hình 2.1 : IC AT89C51 - mức khóa nhớ lập trình - 128 bytes Ram nội port xuất nhập I/O bit - time/counter 16 bit - Giao tiến nối tiến phần cứng, 64 Kb vùng nhớ mã ngoài, 64 Kb vùng nhớ liệu - chu kì máy cho hoạt động nhân chia - Có chế độ nghỉ chế độ nguồn giảm Nhóm 01 – Điện – K10 Page 1.2 Chức chân - Hình sơ đồ bố trí chân 8051 Ta thấy 40 chân có 32 chân dành cho cổng P0, P1, P2 P3 với cổng có chân Các chân lại dành cho nguồn VCC, đất GND, chân dao động XTAL1 XTAL2, chân Reset RST, chân cho phép chốt địa ALE, chân truy cập địa ngồi EA, cho phép cất chương trình PSEN Trong chân chân VCC , GND, XTAL1, XTAL2, RST EAđược họ 8051 sử dụng Hay nói cách khác chúng phải nối hệ thống làm việc Còn hai chân khác PSEN ALE sử dụng chủ yếu họ 8031 Hình 2.1 : Sơ đồ bố trí chân 8051 - Chân VCC Chân số 40 VCC , có chức cấp điện áp nguồn cho chíp Nguồn điện áp là+5V Nhóm 01 – Điện – K10 Page 10 Có nhiều lúc ta cần kiểm tra trình phục vụ ngắt đường mơ Điều thực lệnh đơn giản để thiết lập ngắt lên cao cách buộc 8051 nhảy đến bảng vector ngắt Ví dụ, bit cho phép ngắt Timer1trong ghi IE bật lên lệnh TF1=1; ngắt 8051 ngừng thực công việc làm buộc nhảy đến bảng vector ngắt timer1 Hay nói cách khác, ta khơng cần đợi cho Timer1 quay trở tạo ngắt Chúng ta gây ngắt lệnh đưa bit ngắt tương ứng lên cao 1.6 Ứng dụng - Ứng dụng nhiều trình tự động hóa Màn hình LCD Ngày nay, thiết bị hiển thị LCD (Liquid Crystal Display) sử dụng nhiều ứng dụng VĐK LCD có nhiều ưu điểm so với dạng hiển thị khác: Nó có khả hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn tài nguyên hệ thống giá thành rẽ … LCD hình nhiều điểm ảnh, coi Led ma trận dạng lớn, nhiên không cần vào điều khiển Pixel chấm nhỏ Phần mà điều khiển qua lệnh, trỏ… để hiển thị thông tin cách dễ dàng Có nhiều loại LCD, nhóm em giới thiệu loại LCD 16x2 Hình 2.27: Màn hình LCD Nhóm 01 – Điện – K10 Page 41 Chức chân : Nhóm 01 – Điện – K10 Page 42 Đèn LED - Được biết đến từ năm đầu kỹ 20 Công nghệ chiếu sáng đèn led phát triễn mạnh mẽ Dần trở thay loại đèn truyền thống tuýp đèn huỳnh quang đèn sợ đốt, đèn compact… Sự đời công nghệ led xem phá nghiên cứu khoa học ứng dụng sống Bắt đầu từ diode phát sáng với ánh sáng yếu đơn sắc đến nguồn phát sáng đa sắc Công suất lớn cho hiệu chiếu sáng cao, lại siêu tiết kiệm lượng Hình 2.28: Đèn LED - Ưu điểm : +Tuổi thọ bóng đèn 30,000 – 80,000 ngày dùng bóng đèn dùng 10 năm Nếu sử dụng đèn LED cho 50% nhu cầu chiếu sáng nước Thì năm tiết kiệm 17GigaWatt điện, tương đương công suất 17 cụm nhà máy điện hạt nhân + Bảo vệ môi trường xung quanh phát thải Carbon Dioxide Vì tiêu thụ lượng thấp nên phát thải CO2 Oxit Lưu huỳnh môi trường xung quanh + Tránh tác hại cho mắt đèn Led khơng nhấp nháy + Khơng chứa chất thải độc hại chì hay thủy ngân, khơng có xạ hồng ngoại tia cực tím Nhóm 01 – Điện – K10 Page 43 + Lượng nhiêt sinh đèn led thấp nhiều so với loại đèn thông thường Nên hao phí điện chuyển thành nhiệt khơng đáng kể Nên lý đèn led tiết kiệm bóng đèn thơng thường + Cấu tạo nhỏ gọn, nhiều mẫu mã đẹp - Tác hại dùng đèn chất lượng : + Làm người sử dụng không thỏa mái, tập trung, mệt mỏi đèn có ánh sáng tự nhiên tỏa nhiều nhiệt + Làm giảm thị lực, dễ gây cận thị đèn hay nhấp nháy, ánh sáng khơng dứt khốt + Có thể gây ung thư da, bệnh da tai cực tím phát đèn sáng + Chứa nhiều thủy ngân gây ô nhiễm môi trường + Dùng đèn chất lượng ánh sáng không dẫn đến hao phí điện, giảm tuổi thọ + Chất liệu dễ bị hư hỏng va chạm Nhóm 01 – Điện – K10 Page 44 CHƯƠNG III : THIẾT KẾ HỆ THỐNG Lưu đồ thuật tốn Nhóm 01 – Điện – K10 Page 45 Chương trình điều khiển Thursday, October 25, 2018 10:42 PM Nhóm 01 – Điện – K10 Page 46 Nhóm 01 – Điện – K10 Page 47 Nhóm 01 – Điện – K10 Page 48 Nhóm 01 – Điện – K10 Page 49 Nhóm 01 – Điện – K10 Page 50 Nhóm 01 – Điện – K10 Page 51 Nhóm 01 – Điện – K10 Page 52 Mơ Proteus Hình 3.1: Mơ Proteus Thiết kế mạch Hình 3.2: Mạch thực tế Nhóm 01 – Điện – K10 Page 53 CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN Các kết thu - Chúng em trình bày tổng quan đếm tần số - Đã mô tả nguyên lý vận hành hệ thống Đã hiểu cách thức đếm tần số hoạt động - Chúng em mô phần tử hệ thống phần mềm Proteus - Chúng em tiến hành tìm hiểu lựa chọn thiết bị nằm hệ thống bao gồm : + AT89C51 + LCD + LED Các hạn chế thực - Khó khăn việc đưa IC tối ưu - Hệ thống số khuyết điểm - Chi phí cho hệ thống lớn Biện pháp khắc phục - Thường xuyên cho nhân viên bảo trì, quan sát hoạt động hệ thống - Nếu hệ thống gặp cố cần phải báo với người giám sát đề xử lý - Các hệ thống phải xây dựng theo tiêu chuẩn nhà nước - Cần lựa chọn thiết bị phù hợp Nhóm 01 – Điện – K10 Page 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thu Hà, Kỹ thuật lập trình 8051, Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội [2] Tống Văn On, Cấu trúc – Lập trình – Ghép nối ứng dụng vi điều khiển, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Nguyễn Tăng Cường, Phan Quốc Thắng, Cấu trúc Lập Trình học vi điều khiển 8051, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật [4] Phạm Quang Trí (2005), Vi điều khiển 8051 , Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Kiều Xuân Thực, Vi điều khiển Cấu trúc – Lập trình Ứng Dụng, Nhà xuất giáo dục Việt Nam [6] Nhiều tài liệu khác lấy từ mạng Internet Nhóm 01 – Điện – K10 Page 55 ... sử dụng rộng rãi chế độ chế độ Chúng ta sớm khám phá đặc tính chế độ sau khám phần lại ghi TMOD Các chế độ thiết lập theo trạng thái M1 M0 sau: M1 M0 Chế độ Chế độ hoạt động 0 Bộ định thời 13... Timer/Counter chế độ Các bước lập trình chế độ Để tạo độ trễ thời gian dùng chế độ định thời cần phải thực bước đây: Nạp giá trị TMOD cho ghi báo độ định thời (Timer0 hay Timer1) sử dụng chế độ chọn Nạp... Ưu điểm : + Độ xác cao Nhóm 01 – Điện – K10 Page + Độ nhạy lớn + Tốc độ đo lớn, tự động hóa hồn tồn q trình đo + Kết đo hiển thị dạng số Hình 1.7 :Sơ đồ khối tần số kế số  Nguyên lý chung tần